elektrische Temperaturmessung

10 Die Messunsicherheit
Die Messunsicherheit
Wenn im täglichen Sprachgebrauch von Unsicherheit gesprochen wird, vermittelt das den beteiligen
Personen kein Gefühl von Vertrauen. Im technischen Bereich ist der Sachverhalt jedoch anders
gelagert. Erst die Angabe der Messunsicherheit im Zusammenhang mit einem Messergebnis liefert
Vertrauen und Sicherheit in den durchgeführten Messvorgang. Die Kenntnis der Messunsicherheit
liefert die Qualität und Vertrauen in das Ergebnis. Kein Messprozess ist frei von Unzulänglichkeiten
und zufälligen Schwankungen. Mehrfache Wiederholung unter gleichen Messbedingungen liefert
nicht exakt das gleiche Ergebnis. Zu den Ursachen gehören kurzzeitige Schwankungen (Umgebungstemperatur,
Netz), Leistungsfähigkeit des Beobachters (manuelles Ablesen von Messgeräten),
systematische Effekte, Nullpunktabweichung, Drift des Normals oder Unsicherheit eines Referenzwertes.
Der fehlerfreie Wert einer Messgröße kann nur mit einem idealen Messsystem ermittelt werden.
Dieser fehlerfreie Wert wird als der „wahre Wert“ bezeichnet und bleibt unbekannt, da jedes
Messsystem Unzulänglichkeiten und Schwankungen unterliegt. Das Ziel jedes Messvorganges
liegt also darin, mit dem Messergebnis so nah wie möglich an den wahren Wert heran zu kommen.
Durch mehrfache Wiederholung unter gleichen Bedingungen und der Voraussetzung, dass kein systematischer
Fehler vorliegt, nähert sich der Mittelwert immer näher an den wahren Wert. Für den
Grenzfall, dass die Messreihe unendlich viele Messwerte aufweist, entspricht der Mittelwert dem
wahren Wert.
Die Messunsicherheit setzt sich prinzipiell aus zwei unterschiedlichen Anteilen zusammen:
Systematische Messabweichungen
- Systematische Messabweichungen liegen vor, wenn unter gleichen Messbedingungen der gleiche
Betrag und das gleiche Vorzeichen für den Messfehler ermittelt werden. Systematische
Messabweichungen können vorhergesagt und korrigiert werden.
- Beispiel:
Eine kalibrierte Messkette hat bei 100°C laut Kalibrierschein einen Anzeigefehler von -0,3°C ->
am Einsatzort kann der Anzeigewert des Messgerätes um +0,3°C korrigiert werden.
Statistische Messabweichung
- Es handelt sich um zufällige Messabweichungen, die nicht korrigierbar sind. Durch eine Mehrfachmessung
unter gleichen Messbedingungen kann die Größe bestimmt werden. In der Regel
handelt es sich bei zufälligen Messabweichungen um eine Normalverteilung um einen Mittelwert.
68,3% aller Messwerte liegen innerhalb der Standardabweichung der Normalverteilung.
Die doppelte Standardabweichung (K = 2) ergibt eine Wahrscheinlichkeit von 95,4%.
JUMO, FAS 146, Ausgabe 2007-01
99